聚碳酸酯公開課

聚碳酸酯公開課聚碳酸酯Polycarbonate

目錄PC的性能4.PC的結(jié)構(gòu)3.PC的合成2.概述1.PC的加工及應(yīng)用5.概述<一>定義分子主鏈中含有碳酸酯基的聚合物統(tǒng)稱為聚碳酸酯，可看作二羥基化合物與碳酸的縮聚產(chǎn)物。英文為Polycarbonate，縮寫PC。是用量第二大的工程塑料。

R代表二羥基化合物的主體部分，R可以屬于脂肪族、脂環(huán)族、芳香族或脂肪-芳香族。迄今最普遍的是雙酚A型聚碳酸酯。概述雙酚A型聚碳酸酯(polycarbonateofbisphenolA)結(jié)構(gòu)式：在五大工程塑料中，PC產(chǎn)量?jī)H次于PA，應(yīng)用由電子、電氣、汽車、建筑、辦公設(shè)備、包裝等部門正迅速擴(kuò)展到航空、航天、電子計(jì)算機(jī)、光盤等許多高新技術(shù)領(lǐng)域聚碳酸酯的合成由于碳酸不能穩(wěn)定存在，所以不能通過(guò)二羥基和碳酸直接縮聚。1.光氣法：目前約90％的PC用該法合成。雙酚A4,4‘-二羥-2，2’-二苯基丙烷BisphenolA(毒性問(wèn)題)

光氣可得分子量為1.5～2.0×105的PC整個(gè)聚合過(guò)程可分為三個(gè)階段：光氣化、縮聚、后處理（1）光氣化將光氣通入雙酚A鈉鹽溶液，隨后加入惰性有機(jī)溶劑（二氯甲烷或二氯乙烷），在攪拌和常溫的情況下進(jìn)行光氣化反應(yīng)，生成氯甲酸雙酚A酯，當(dāng)反應(yīng)液PH值降到7~8時(shí)，停止通光氣，反應(yīng)停止。（2）縮聚將光氣化的物料送至縮聚釜中，在叔胺或季銨鹽等催化劑作用下，常溫常壓下縮聚反應(yīng)3~4h，使低聚物逐步轉(zhuǎn)化成高聚物。此反應(yīng)放熱，應(yīng)采用冷水降溫。當(dāng)反應(yīng)液變?yōu)檎吵聿⑶曳蛛x出水層后，縮聚反應(yīng)即可終止。然后用5%甲酸中和至物料呈微酸性（PH值為3~5）后在進(jìn)行后處理光氣化制備聚碳酸酯的轉(zhuǎn)化率高，一般均在90%以上，相對(duì)分子量可高達(dá)15萬(wàn)~20萬(wàn)。但是相對(duì)分子量過(guò)高，成型加工困難，因此常用分子量調(diào)節(jié)劑（苯酚、甲醇、硫醇等單體官能團(tuán)）將其調(diào)整在5萬(wàn)左右。（3）后處理后處理的目的有兩點(diǎn)：一是除掉樹脂中的鹽，二是除掉樹脂中低分子物和未參加反應(yīng)的雙酚A。鹽的脫出一般采用水洗法，至洗滌水中不含氯離子為止。低分子量物質(zhì)的除去一般采用沉析劑在強(qiáng)烈攪拌下，使聚碳酸酯呈粉狀或粒狀析出。沉淀劑可采用醇類（甲醇、乙醇），酯類（乙酸乙酯、乙酸丁酯），酮類（丙酮、丁酮），及石油醚，甲苯等。2.酯交換法（熔融縮聚法）雙酚A與碳酸二苯酯熔融縮聚，按兩個(gè)階段進(jìn)行：碳酸二苯酯

分子量為2.5～5×104的PC。不使用溶劑、也不使用有毒的光氣、聚合反應(yīng)過(guò)程比較環(huán)保。是目前PC合成的一個(gè)發(fā)展方向。PC的合成方法光氣法傳統(tǒng)酯交換法光氣化法光氣或非光氣法非光氣法固相縮聚法開環(huán)聚合法界面法溶液法雙酚A氧化羰基化法非光氣酯交換法非光氣界面縮聚法聚碳酸酯合成工藝路線苯環(huán)碳酸酯基剛?cè)岵?jì)聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)<一>鏈結(jié)構(gòu)苯環(huán)—?jiǎng)傂曰鶊F(tuán)醚氧鍵—提高鏈柔性極性基團(tuán)—提高分子間作用力總體來(lái)講，雙酚A型的聚碳酸酯是剛性較強(qiáng)的分子鏈。Tg～150oC。黏流溫度~300oC<二>聚集態(tài)結(jié)構(gòu)1.基本特征分子鏈比較剛硬分子間有較強(qiáng)的作用力

PC很難結(jié)晶、是無(wú)定形高分子材料2.超分子結(jié)構(gòu)PC容易形成分子鏈?zhǔn)w維結(jié)構(gòu)Flory提出的無(wú)定形高聚物的無(wú)規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)模型。最長(zhǎng)2微米寬0.05微米PC的是有進(jìn)入和未進(jìn)入原纖維結(jié)構(gòu)高分子組成的無(wú)定形高分子材料。由原纖混亂交錯(cuò)形成的疏松三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是整個(gè)材料的增強(qiáng)骨架。其間存在較多的微空隙。原纖維結(jié)構(gòu)低密度區(qū)微空隙物理性質(zhì)玻璃化溫度：145-150℃沖擊強(qiáng)度：630~689J/m介電常數(shù)：2.97~3.17透光率：75％～90％線膨脹率：3.8×10-5K-1折光指數(shù)：1.5890聚碳酸酯的性能聚碳酸酯的性能4.化學(xué)性能3.機(jī)械性能5.熱性能6.光學(xué)性能和耐輻射性8.電性能7.耐老化性和阻燃性1.結(jié)晶性2.吸水性11.相容性12.交聯(lián)性9.穩(wěn)定性10.透氣性PC的性能聚碳酸酯性能良好的絕緣性良好的阻燃性尺寸穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性耐氧化性易成型加工高強(qiáng)度耐沖擊高透光率高折射率

醫(yī)療器械食品包裝領(lǐng)域光學(xué)材料領(lǐng)域汽車制造領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域電子電器領(lǐng)域建材領(lǐng)域聚碳酸酯的應(yīng)用聚碳酸酯的應(yīng)用透明抗沖擊大型燈罩、防護(hù)玻璃、照相器材、眼科用玻璃飛機(jī)坐艙玻璃，天窗。眼鏡/太陽(yáng)鏡公路/成鐵隔音玻璃幕墻防暴盾牌透明性抗沖擊性耐熱性純凈水、礦泉水筒、熱水瓶、透明餐具電絕緣性VCD、DVD光盤。高強(qiáng)度電子電器的零部件、消費(fèi)性電子產(chǎn)品外殼多為PC/ABS合金聚碳酸酯的應(yīng)用PC的應(yīng)用汽車

電子電器

光學(xué)

建筑

包裝

航空航天

醫(yī)療器械

辦公設(shè)備

1汽車

PC具有優(yōu)良的抗沖擊、抗熱畸變性能，且耐候性好、硬度高，因此適用于生產(chǎn)轎車和輕型卡車的各種零部件。用途主要集中在照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器以及PC合金制的保險(xiǎn)杠等。PC燈罩標(biāo)致PC后車窗2電子電器

由于PC在較寬的溫度、濕度范圍內(nèi)具有良好而恒定的電絕緣性，且阻燃性和尺寸穩(wěn)定性良好，在電子電器領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣闊。最大應(yīng)用是制造插接件，用于重載插頭座和墻壁插板、連接器、調(diào)制調(diào)節(jié)器外殼、終端接線柱、光纖電纜緩沖管等。PC透明電器PC電源盒PC板用于按鈕箱3光學(xué)

PC以高透光率、高折射率、高抗沖擊性、尺寸穩(wěn)定性及易加工成型等特點(diǎn)，在光學(xué)占有極其重要的位置。①光盤PC近年來(lái)在迅猛發(fā)展的光盤制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用，用于制造計(jì)算機(jī)光盤、CD、VCD、DVD盤的基礎(chǔ)材料。光學(xué)級(jí)PC光盤作為新一代聲像信息載體已逐步取代傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)，如密紋唱片、磁帶、磁盤等。VCD光盤②鏡片采用光學(xué)級(jí)PC制作的攝像器材鏡頭及其他光學(xué)透鏡，無(wú)論是抗沖擊性能，還是成型加工性能，都是傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)玻璃制光學(xué)鏡頭所無(wú)法比擬的。PC透鏡的優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊強(qiáng)度高，安全性好，折射指數(shù)高，可使用較薄的鏡片，相對(duì)密度較低，可減輕鏡片的質(zhì)量，而且對(duì)紫外光具有高屏蔽性。PC透明保護(hù)鏡③照明主要用于室外和商廈燈具，具有防破壞功能。PC也用于透鏡散射器、舞臺(tái)用燈和機(jī)場(chǎng)跑道標(biāo)識(shí)等。4建筑

PC板材所顯示出的高透光性、抗沖擊性，耐高、低溫，耐紫外輻射及其制品的尺寸穩(wěn)定性和良好的成型加工性能，比使用的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)玻璃具有明顯的技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)。PC安全片材也是應(yīng)用領(lǐng)域之一。PC可與玻璃一起壓成安全窗，用于醫(yī)院、學(xué)校、銀行、監(jiān)獄等。PC片材作為標(biāo)識(shí)和展示牌，如用于制造自動(dòng)售貨機(jī)、商場(chǎng)招牌、柜臺(tái)展示牌、商店室外標(biāo)識(shí)等。5包裝

PC在包裝領(lǐng)域主要是制造20L左右的大水瓶。由于質(zhì)量輕、抗沖擊和透明性好，用熱水和腐蝕性溶液洗滌處理時(shí)不變形且保持透明，除個(gè)別高消費(fèi)市場(chǎng)外，PC瓶已取代玻璃瓶。透明的PC過(guò)濾器PC容器PC杯子6航空航天

隨著航空、航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)飛機(jī)和航天器中各部件的要求不斷提高，使得綜合性能優(yōu)良的PC在該領(lǐng)域的應(yīng)用日趨增加。宇宙飛船上的部分部件和宇航員的防護(hù)用品就采用了GF增強(qiáng)的PC。7醫(yī)療器械

PC或其改性品種具有良好的韌性和剛性，同時(shí)兼有耐熱、耐輻射性能，滿足醫(yī)療領(lǐng)域的高溫、高壓消毒處理和經(jīng)受高能輻射處理要求，主要用